DE102017208065B4 - Air suspension with several damped air suspension elements - Google Patents

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Abstract

Fahrzeugluftfederung (1) mit mehreren Luftfederelementen (2, 3) an einer oder mehreren Achsen eines Fahrzeugs, wobei jedes der Luftfederelementen (2, 3) mit einem Arbeits- oder Federraum (4, 5) versehen ist, welcher durch mindestens einen als Luftfederdeckel (6, 7) ausgebildetes oberes Anschlussteil zur Karosserie, ein unteres mit dem Fahrwerk verbundenes Anschlussteil (8, 9) und einem zwischen Luftfederdeckel (6, 7) und unterem Anschlussteil angeordneten Luftfederbalg (12, 13) aus elastomerem Material gebildet ist, wobei der Arbeits- oder Federraum (4, 5) mindestens eines Luftfederelements (2, 3) über eine Luftleitung (14) mit dem Arbeits- oder Federraum (4, 5) mindestens eines weiteren Luftfederelements (2, 3) so verbunden ist, dass mindestens einer der Arbeits- oder Federräume (4, 5) als Ausgleichsraum für den oder die jeweils anderen Arbeits- oder Federräume (4, 5) dient und der bei einer Relativbewegung zwischen den Luftmassen der Volumina der über eine Luftleitung (14) verbundenen Arbeits- oder Federräume (4, 5) entstehende Luftstrom zur Dämpfung der Federbewegung mindestens eines Luftfederelements drosselbar ist, wobei die Luftleitung (14) zwischen den verbundenen Arbeits- oder Federräumen (4, 5) eine Drossel (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verbundenen Arbeits- oder Federräume (4, 5) zusätzlich über eine weitere Luftleitung mit dem Innenraum eines geschlossenen, luftdicht ausgebildeten Kolbens mindestens eines Luftfederelements verbunden sind und die weitere Luftleitung ebenfalls eine Drossel aufweist, durch die auch der zwischen den Volumina des Arbeits- oder Federraums und des Kolbeninnenraums entstehende Luftstrom drosselbar ist..Vehicle air suspension (1) with several air spring elements (2, 3) on one or more axles of a vehicle, each of the air spring elements (2, 3) being provided with a working or spring chamber (4, 5) which is provided with at least one air spring cover ( 6, 7) formed upper connection part to the body, a lower connection part (8, 9) connected to the chassis and an air spring bellows (12, 13) arranged between the air spring cover (6, 7) and the lower connection part are made of elastomeric material - Or spring chamber (4, 5) of at least one air spring element (2, 3) via an air line (14) with the working or spring chamber (4, 5) of at least one further air spring element (2, 3) is connected in such a way that at least one of the Working or spring chambers (4, 5) serve as a compensation chamber for the other working or spring chambers (4, 5) and the one connected via an air line (14) during a relative movement between the air masses of the volumes n working or spring chambers (4, 5) can be throttled to dampen the spring movement of at least one air spring element, the air line (14) having a throttle (15) between the connected working or spring chambers (4, 5), characterized in that that the interconnected working or spring chambers (4, 5) are additionally connected via a further air line to the interior of a closed, airtight piston of at least one air spring element and the further air line also has a throttle through which the between the volumes of work - or spring chamber and the interior of the piston can be throttled.

Description

Neufassung der BeschreibungseinleitungNew version of the introduction to the description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugluftfederung mit mehreren Luftfederelementen an einer oder mehreren Achsen eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Jedes der Luftfederelemente ist mit einem Arbeits- oder Federraum versehen, welcher im Wesentlichen durch ein Anschlussteil zur gefederten Masse, ein Anschlussteil zur ungefederten Masse und einem zwischen oberen und unteren Anschlussteil angeordneten Luftfederbalg aus elastomerem Material gebildet ist. Oft ist dabei das Anschlussteil zur gefederten Masse als Deckel ausgebildet und oben, d.h. oberhalb des Luftfederbalgs angeordnet und weist die Luftanschlüsse und Ventile zum Betrieb auf, während das Anschlussteil zur ungefederten Masse sich unten befindet und als Boden des Arbeits- oder Federraums dient.The invention relates to a vehicle air suspension with several air spring elements on one or more axles of a vehicle according to the preamble of claim 1. Each of the air spring elements is provided with a working or spring space, which is essentially through a connecting part to the sprung mass, a connecting part to the unsprung mass and an air spring bellows arranged between the upper and lower connection part is formed from elastomeric material. The connection part to the sprung mass is often designed as a cover and is arranged above, i.e. above the air suspension bellows and has the air connections and valves for operation, while the connection part to the unsprung mass is located below and serves as the bottom of the working or spring space.

Luftfederungen werden nicht nur in Industrieanwendungen benötigt, beispielsweise zur Lagerung von Maschinenfundamenten, sondern in besonderem Maße auch als Fahrwerksfederungen in jedweden Fahrzeugen. So dienen heute zum Beispiel sowohl in Lastkraftwagen (LKW) und Omnibussen als auch in Personenkraftwagen (PKW) Luftfedern als Federungselemente und sorgen für eine sichere Straßenlage und ein komfortables, angenehmes Fahrgefühl.Air suspension systems are not only required in industrial applications, for example for the storage of machine foundations, but also to a particular extent as suspension systems in all vehicles. Today, for example, air springs are used as suspension elements in trucks and buses as well as in passenger cars and ensure safe road holding and a comfortable, pleasant driving experience.

Eine Luftfederung in einem LKW dient nicht nur der Schonung empfindlicher Transportgüter, des Fahrzeugaufbaues und der Armaturen durch niedrige Eigenfrequenz, sondern erlaubt auch zum Erhalt einer sicheren Straßenlage das Heben und Senken des Fahrzeugaufbaues entsprechend der Beladung oder auch das Heben und Senken zum Be- und Entladen mittels Zusatzfunktionen in der Regeleinrichtung. Zudem schonen Luftfedern die Straßen durch niedrige Eigenfrequenzen.Air suspension in a truck is not only used to protect sensitive goods, the vehicle body and the fittings due to its low natural frequency, but also allows the vehicle body to be raised and lowered according to the load or also to be raised and lowered for loading and unloading in order to maintain a safe road position by means of additional functions in the control device. In addition, air springs protect the streets with their low natural frequencies.

Eine Luftfederung in einem PKW wird oft in Form von Luftfederbeinen aufgebaut und kann je nach Straßenverhältnissen sogar individuell zwischen einem „weichen“ und „harten“ Federungsverhalten angepasst werden. So dienen Federbeine mit Luftfedern heute in Personenkraftwagen als besonders komfortable Federungselemente und sorgen für ein angenehmes Fahrgefühl.Air suspension in a car is often constructed in the form of air suspension struts and can even be individually adjusted between "soft" and "hard" suspension behavior, depending on the road conditions. So spring struts with air springs are used today in passenger cars as particularly comfortable suspension elements and ensure a pleasant driving experience.

Bei luftgefederten Fahrwerken kann die Dämpfung mit einem Hydraulikdämpfer erfolgen, welcher bei PKW in Fahrwerken mit Luftfeder-Dämpfer-Systemen oft zentrisch im Federbein angeordnet ist. Die Dämpfung kann aber auch pneumatisch erfolgen, etwa durch Drosselung von Luftströmungen zwischen dem Luftfederinnenraum als Arbeits- und Federraum und einem Ausgleichsraum. Hierzu ist es bekannt, Zusatzvolumina zu verwenden, um die Kennung der Federung zu verändern. Dabei wird bei bestimmten Fahrsituationen über schaltbare Strömungsventile das Zusatzvolumen zu- oder abgeschaltet und damit die Federkennung „weich oder hart“ eingestellt.In the case of air-sprung chassis, the damping can take place with a hydraulic damper, which in cars in chassis with air-spring-damper systems is often arranged centrally in the strut. The damping can also take place pneumatically, for example by throttling air flows between the air spring interior as a working and spring space and a compensation space. For this purpose, it is known to use additional volumes in order to change the identifier of the suspension. In certain driving situations, the additional volume is switched on or off via switchable flow valves, thus setting the spring rate “soft or hard”.

Es ist weiter bekannt, dass ein über eine Drosseleinrichtung an den Luftfederinnenraum angebundenes Zusatzvolumen die im System erzeugte pneumatische Dämpfung vergrößern kann. Natürlich ist hierbei ein gegenüber dem Luftfederinneraum möglichst großes Zusatzvolumen vorteilhaft. Separat angeordnete Zusatzvolumina, wie sie etwa in Form von Kugelspeichern bekannt sind, müssen jedoch als zusätzliche Bauteile im Fahrwerksbereich untergebracht werden und benötigen daher ebenfalls zusätzlichen Bauraum im Radhaus, der oft nicht vorhanden ist, auch bei mittlerweile recht kompakt konstruierten LKW.It is also known that an additional volume connected to the air spring interior via a throttle device can increase the pneumatic damping generated in the system. Of course, an additional volume that is as large as possible compared to the air spring interior is advantageous. Separately arranged additional volumes, such as are known in the form of spherical accumulators, must, however, be accommodated as additional components in the chassis area and therefore also require additional installation space in the wheel house, which is often not available, even in trucks that are now quite compact.

Bei Anwendungen im PKW und den dort üblichen so genannten radführenden Federbeinen, etwa den McPherson Federbeinen, ist der Bauraum schon dadurch eine einschränkende Größe, dass diese Federbeine recht große Bewegungen relativ zur Karosserie durchführen.In the case of applications in cars and the so-called wheel-guiding suspension struts that are customary there, such as the McPherson suspension struts, the installation space is already a limiting factor because these suspension struts carry out quite large movements relative to the body.

Zudem sind zur Verbindung solcher separater Zusatzvolumina weitere Luftleitungen erforderlich, womit der Montageaufwand erhöht wird. Auch bei Lösungen, bei denen zuschaltbare Zusatzvolumina etwa im Kolben eine LKW-Luftfeder vorgesehen sind, erfordern relativ komplizierte Konstruktionen.In addition, additional air lines are required to connect such separate additional volumes, which increases the installation effort. Solutions in which switchable additional volumes are provided, for example in the piston of a truck air spring, require relatively complicated designs.

Eine Luftfederung mit einem zuschaltbaren Volumen ist beispielsweise aus der DE 197 10 399 C2 bekannt, bei der die Verbindung einer Luftfeder zu einem Zusatzvolumen in Abhängigkeit von dem Druck in der Luftfeder bzw. innerhalb des Zusatzvolumens bei geringen Drücken geöffnet werden kann, jedoch bei hohen Druckdifferenzen eine schlagartige Öffnung zu verhindern ist. Dabei ist zwar grundsätzlich erkennbar, dass jeder Luftfeder ein solches schaltbares Zusatzvolumen zugeordnet ist, jedoch ist dessen genaue konstruktive Anordnung und Auslegung nicht beschrieben.Air suspension with a switchable volume is, for example, from the DE 197 10 399 C2 known, in which the connection of an air spring to an additional volume can be opened depending on the pressure in the air spring or within the additional volume at low pressures, but a sudden opening is to be prevented at high pressure differences. Although it can be seen in principle that such a switchable additional volume is assigned to each air spring, its precise structural arrangement and design is not described.

Die DE 23 24 979 A offenbart ein Fahrwerk mit einer Höhenverstelleinrichtung für überschwere Arbeitsgeräte, bei denen der Achsschenkel in seiner Höhe zum Untergestell pneumatisch oder hydraulisch angehoben oder abgesenkt werden kann. Eine Kombination der Höhenverstelleinrichtung mit einer Luftfederung oder hydropneumatischen Federung ist dort zwar aufgabenhaft angesprochen, jedoch im Einzelnen nicht näher offenbart.The DE 23 24 979 A discloses a chassis with a height adjustment device for heavy-duty implements in which the stub axle can be raised or lowered pneumatically or hydraulically in relation to the underframe. A combination of the height adjustment device with an air suspension or hydropneumatic suspension is addressed there, but not disclosed in detail in detail.

Die DE 103 30 198 A1 zeigt ein Federsystem für ein Fahrzeug, bei dem eine Luftfeder-Dämpfer-Einheit mit einem Zusatzvolumen versehen ist, welches zur Änderung der dynamischen Eigenschaften bzw. Federsteifigkeit über eine Membran mit Hilfe einer auf der anderen Seite der Membran befindlichen Flüssigkeit hydraulisch unter Druck gesetzt werden kann. Hier wird also ein Art hydropneumatischer Federung bereitstellt. Die hier gezeigte Art der Luftfederung/Luftdämpfung ist jedoch kompliziert aufgebaut und erfordert viele Bauteile.The DE 103 30 198 A1 shows a suspension system for a vehicle in which an air spring damper Unit is provided with an additional volume, which can be hydraulically pressurized to change the dynamic properties or spring stiffness via a membrane with the aid of a liquid located on the other side of the membrane. So here a kind of hydropneumatic suspension is provided. The type of air suspension / air damping shown here, however, has a complex structure and requires many components.

Die US 2014 / 0 167 337 A1 offenbart eine Luftfeder, bei der Volumen eines Abrollkolbens über Drosselquerschnitte an den Luftfederinnenraum angebunden ist, um Federvorgänge zu bedämpfen.US 2014/0 167 337 A1 discloses an air spring in which the volume of a rolling piston is connected to the air spring interior via throttle cross-sections in order to dampen spring processes.

Die DE 10 2015 013 094 A1 offenbart ein Luftfederdämpfersystem für Kraftfahrzeuge mit mehreren von Rollbälgen begrenzten volumenvariablen Luftkammern. Mindestens eine der volumenvariablen Luftkammern weist ein Kolbenelement auf, an dem der Rollbalg abrollen kann.The DE 10 2015 013 094 A1 discloses an air spring damper system for motor vehicles with a plurality of variable-volume air chambers delimited by rolling bellows. At least one of the variable-volume air chambers has a piston element on which the rolling bellows can roll.

Die DE 10 2005 054 370 A1 offenbart ein Luftfedersystem, bei dem jeweils einzelne Luftfederaggregate mit einem Zusatzvolumen im zugehörigen Luftfederkolben ausgerüstet sind. Dieses Zusatzvolumen kann über verschiedene Ventile und Kanaleinrichtungen dem eigentlichen Federvolumen zugeschaltet werden und verändert somit die Steifigkeit der Luftfeder.The DE 10 2005 054 370 A1 discloses an air suspension system in which individual air suspension units are equipped with an additional volume in the associated air suspension piston. This additional volume can be added to the actual spring volume via various valves and channel devices and thus changes the stiffness of the air spring.

Für die Erfindung bestand die Aufgabe, eine Luftfederung mit pneumatischer Dämpfung bereitzustellen, die auf einfache Weise eine höhere Dämpfungswirkung erzielen kann, als es mit den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen möglich ist. Die Luffederung soll weiterhin im Hinblick auf das Baumaß, also das so genannte „Packaging“ möglichst wenig Bauraum benötigen, was insbesondere bei der Verwendung in Fahrzeugen wichtig ist, einfach zu montieren sein und möglichst wenige zusätzliche Elemente neben der eigentlichen Federung benötigen.The object of the invention was to provide an air suspension with pneumatic damping which can easily achieve a higher damping effect than is possible with the solutions known from the prior art. The air suspension should continue to require as little space as possible with regard to the structural dimensions, ie the so-called "packaging", which is particularly important when used in vehicles, be easy to assemble and require as few additional elements as possible in addition to the actual suspension.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen, insbesondere in der Anwendung bei Fahrzeugen, sind in den Unteransprüchen offenbart.This problem is solved by the features of the main claim. Further advantageous designs, in particular when used in vehicles, are disclosed in the subclaims.

Dabei ist der Arbeits- oder Federraum mindestens eines Luftfederelements über eine Luftleitung mit dem Arbeits- oder Federraum mindestens eines weiteren Luftfederelements so verbunden, das mindestens einer der Arbeits- oder Federräume als Ausgleichsraum für den oder die jeweils anderen Arbeits- oder Federräume dient. Dabei ist die Verbindung so gestaltet, dass der bei einer Relativbewegung zwischen den Luftmassen der Volumina der über eine Luftleitung verbundenen Arbeits- oder Federräume vorhandene bzw. beim Volumenausgleich entstehende Luftstrom/Massenstrom zur Dämpfung der Federbewegung mindestens eines Arbeits- oder Federraums nutzbar ist. Die Dämpfung entsteht vorzugsweise durch Drosselung in der Leitung, entweder durch einen entsprechend ausgebildeten Luftleitungsquerschnitt allein oder mit Hilfe einer feststehenden oder einstellbaren, d.h. steuer- oder regelbaren separaten Drossel oder Blende im Strömungsquerschnitt.The working or spring space of at least one air spring element is connected via an air line to the working or spring space of at least one further air spring element in such a way that at least one of the working or spring spaces serves as a compensation space for the other working or spring space (s). The connection is designed in such a way that the air flow / mass flow that is present during a relative movement between the air masses of the volumes of the working or spring chambers connected via an air line or that occurs during volume compensation can be used to dampen the spring movement of at least one working or spring chamber. The attenuation is preferably created by throttling in the line, either by means of a correspondingly designed air line cross-section alone or with the aid of a fixed or adjustable, i.e. controllable or regulatable, separate throttle or orifice in the flow cross-section.

Selbstverständlich können in der Verbindungsleitung Ventile/Ventilschaltungen und Bypass-Leitungen vorgesehen sein, über die die Dämpfung und die Drosselfunktion in Anpassung auf den jeweiligen Anwendungsfall in beliebiger Weise beeinflusst werden kann.Of course, valves / valve circuits and bypass lines can be provided in the connecting line, via which the damping and the throttling function can be influenced in any way in adaptation to the respective application.

Der große Vorteil der erfindungsgemäßen Luftfederungen besteht natürlich darin, dass eine Luftdämpfung mit einem beliebig großen und je nach Anwendungsfall anpassbaren Ausgleichsvolumen zur Verfügung steht, welches keinerlei zusätzlich Speichergefäße zur Bereitstellung dieses Ausgleichsvolumens erfordert. Dadurch, dass die Luftfedern miteinander verbunden sind und deren Arbeits- oder Federräume wechselseitig als „Ausgleichsvolumina/Ausgleichsgefäße“ zur Verfügung stehen, wird nicht nur der Bauraum für ansonsten erforderliche Ausgleichsgefäße gespart, sondern es vereinfachen sich z.B. auch die Leitungsführung, die Schalteinrichtungen und die Wartung für das gesamte System, was letztlich auch erhebliche Kostenvorteile mit sich bringt.The great advantage of the air suspensions according to the invention is, of course, that air damping is available with a compensating volume of any size and adaptable depending on the application, which does not require any additional storage vessels to provide this compensating volume. The fact that the air springs are connected to one another and their work or spring spaces are alternately available as "compensation volumes / compensation tanks" not only saves the installation space for otherwise required compensation tanks, but also simplifies, for example, the routing of the cables, the switching devices and maintenance for the entire system, which ultimately also has considerable cost advantages.

Bei der Fahrzeugluftfederung mit mehreren Luftfederelementen an einer oder mehreren Achsen eines Fahrzeugs ist jedes der Luftfederelementen mit einem Arbeits- oder Federraum versehen, welcher durch mindestens einen als Luftfederdeckel ausgebildetes oberes Anschlussteil zur Karosserie des Fahrzeugs, ein unteres mit dem Fahrwerk verbundenes Anschlussteil und einem zwischen Luftfederdeckel und unterem Anschlussteil angeordneten Luftfederbalg aus elastomerem Material gebildet ist. Die Luftleitung zwischen den verbundenen Arbeits- oder Federräumen weist dabei eine Drossel auf, durch die ein zwischen den Volumina der Arbeits- oder Federräume entstehender Luftstrom drosselbar und zur Dämpfung der Federbewegung mindestens eines Arbeits- oder Federraums nutzbar ist.In vehicle air suspension with several air spring elements on one or more axles of a vehicle, each of the air spring elements is provided with a working or spring space which is connected to the vehicle body by at least one upper connection part designed as an air spring cover, a lower connection part connected to the chassis and one between the air spring cover and the lower connecting part arranged air spring bellows is formed from elastomeric material. The air line between the connected working or spring chambers has a throttle, by means of which an air flow arising between the volumes of the working or spring chambers can be throttled and used to dampen the spring movement of at least one working or spring chamber.

Gerade in Fahrzeugen, wie zum Beispiel bei Lastkraftwagen, ist die Einsparung von zusätzlichen gewichtsbelasteten Elementen aus Energiespargründen besonders wichtig. Dadurch, dass kein zusätzlicher Lufttank bzw. kein zusätzliches Ausgleichsgefäß/kein zusätzlicher separater Ausgleichsraum erforderlich wird, vereinfacht sich das gesamte Luftfeder-und Dämpfersystem.In vehicles, such as trucks, it is particularly important to save on additional weight-loaded elements for reasons of energy saving. The fact that no additional air tank or no additional compensation vessel / no additional separate compensation space is required, simplifies the entire air spring and damper system.

Die Luftleitung zwischen den verbundenen Arbeits- oder Federräumen weist eine veränderbare, vorzugsweise steuerbare oder regelbare Drossel auf. Es werden also auf einfachste Weise bereits im Fahrzeug/ Trailer vorhandene Tragluftfedern mit einer Luftleitung/einem Schlauch mit integrierter Drossel verbunden. So wird dann jeweils gegen das Luftvolumen der jeweils anderen Luftfeder gedämpft.The air line between the connected working or spring chambers has a variable, preferably controllable or regulatable throttle. In the simplest way, air suspension springs already present in the vehicle / trailer are connected to an air line / hose with an integrated throttle. This then dampens the air volume of the other air spring in each case.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung, vorzugsweise bei der Federung des Fahrwerks eines Lastkraftwagens, besteht darin, dass das untere Anschlussteil einen Luftfederkolben aufweist und der Luftfederbalg als Rollbalg ausgebildet ist, der auf der Außenseite des Luftfederkolbens abrollt. Solche Rollbalgluftfedern sind zwar für LKW üblich, jedoch kann in dieser Variante zusätzlich auch noch das Volumen eines geschlossenen, d.h. luftdicht ausgebildeten Kolbens mit Drossel-Bohrung für zusätzliche Dämpfung bzw. zur Vergrößerung des Ausgleichsvolumens genutzt werden, auch in gegenseitiger Verbindung mit dem Kolbenvolumen einer oder mehrerer weiterer Luftfedern im System.Another advantageous embodiment, preferably in the suspension of the chassis of a truck, is that the lower connection part has an air spring piston and the air spring bellows is designed as a rolling bellows that rolls on the outside of the air spring piston. Such bellows air springs are common for trucks, but in this variant the volume of a closed, ie airtight piston with a throttle bore can also be used for additional damping or to increase the compensation volume, also in mutual connection with the piston volume of a or several other air springs in the system.

Damit erreicht man eine weitaus größere und wirksamere Dämpfung als mit der alleinigen Nutzung des Abrollkolbenvolumens als Ausgleichsvolumen für die Dämpfung. Eine so ausgebildete erfindungsgemäße Lösung kann z.B. die Dämpfungsfunktion des im Stand der Technik üblichen Hydraulikdämpfers komplett übernehmen und diese Komponente z.B. für die Achsen eines Trailerfahrwerks ersetzen.This achieves a much greater and more effective damping than with the sole use of the rolling piston volume as a compensating volume for the damping. A solution according to the invention designed in this way can, for example, completely take over the damping function of the hydraulic damper customary in the prior art and replace this component, e.g. for the axles of a trailer chassis.

Hierbei wird ein gegenüber dem einzelnen Luftfederinneraum möglichst großes Zusatzvolumen ermöglicht, nämlich durch das Zuschalten von weiteren Arbeits- oder Federräumen und auch von Kolbenvolumen. Bei derartigen Anordnungen mit einem so maximierten Zusatzvolumen wird die maximale Dämpfung in einem bestimmten Frequenzbereich der Luftfederbewegung erzielt. Werden mehrere Zusatzvolumina / Arbeits- oder Federräume über Drosseleinrichtungen mit einem Luftfederinnenraum / Arbeits- oder Federraum verbunden, kann zudem der Frequenzbereich mit wirksamer Dämpfung vergrößert werdenIn this case, an additional volume that is as large as possible compared to the individual air spring interior is made possible, namely by adding further working or spring spaces and also piston volumes. In such arrangements with such a maximized additional volume, the maximum damping is achieved in a certain frequency range of the air spring movement. If several additional volumes / working or spring spaces are connected to an air spring interior / working or spring space via throttle devices, the frequency range can also be increased with effective damping

Die Dämpfungswirkung der erfindungsgemäßen Luftfederung in Fahrzeugen hängt grundsätzlich von der Relativbewegung der verbundenen Luftfedern ab. Für große Relativbewegungen zwischen den verbundenden Luftfedern bzw. Arbeits- oder Federräumen ergeben sich große Druckdifferenzen an der Drosseleinheit und damit auch große Dämpfungsenergien. Für kleine Relativbewegungen ergeben sich entsprechend kleine Dämpfungsenergien. Dieser Umstand kann im Fahrwerk gezielt dazu genutzt werden, um über eine pneumatische Kopplung bestimmter Luftfedern/ Arbeits- oder Federräume eines Fahrwerks spezifische Bewegungsvorgänge wie Wanken, Tauchen etc. zu bedämpfen.The damping effect of the air suspension according to the invention in vehicles basically depends on the relative movement of the connected air springs. For large relative movements between the connected air springs or working or spring chambers, there are large pressure differences at the throttle unit and thus also large damping energies. For small relative movements, correspondingly small damping energies result. This fact can be used specifically in the chassis to dampen specific movement processes such as rolling, diving, etc. via a pneumatic coupling of certain air springs / working or spring spaces of a chassis.

Bei einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Luftfederung als Federung des Fahrwerks eines Schienenfahrzeugs ist das untere Anschlussteil als für eine Schienenfederung typische Luftfederfelge ausgestaltet und somit ohne weiteres als Austauschteil für Schienenfederungen brauchbar. In Schienenfahrwerken in denen an einem Fahrschemel üblicherweise vier Luftfedern angeordnet sind, können durch die so vorhandene räumlich Nähe sehr leicht die erfindungsgemäßen Verbindungen zwischen den Arbeits- oder Federräumen geschaffen werden, so dass mit entsprechender Ventilschaltung jeweils einzelne oder mehrere Arbeits- oder Federräumen als Ausgleichsräume zur Luftdämpfung zur Verfügung stehen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Luftfederbälge zur Verfügung stehen, die als großvolumige Halbbälge oder Mehrfaltenbälge ausgebildet sind.In a further embodiment of the air suspension according to the invention as the suspension of the chassis of a rail vehicle, the lower connection part is designed as an air spring rim typical for a rail suspension and can therefore be used without further ado as a replacement part for rail suspension. In rail bogies in which four air springs are usually arranged on a subframe, the connections according to the invention between the work or spring spaces can be created very easily due to the spatial proximity so that, with appropriate valve switching, individual or several work or spring spaces as compensation spaces for Air cushioning are available. This applies in particular when the air suspension bellows are available, which are designed as large-volume half-bellows or multi-fold bellows.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung bei Fahrzeuganwendungen besteht darin, dass die Arbeits- oder Federräumen eines oder mehrerer Luftfederelemente an einer „ersten“ Achsen eines Fahrzeugs mit den Arbeits- oder Federräumen () eines oder mehrerer Luftfederelemente an einer anderen „zweiten“ Achsen des Fahrzeugs als Ausgleichsräume verbunden sind.Another advantageous embodiment in vehicle applications is that the working or spring spaces of one or more air spring elements on a "first" axle of a vehicle with the working or spring spaces () of one or more air spring elements on another "second" axle of the vehicle as compensation spaces are connected.

Bei solch einer Anwendung an unterschiedlichen Achsen kann beispielsweise die beim Überrollen einer Bodenwelle zunächst beanspruchte Achse bzw. die dort für die Federung vorgesehenen Luftfederelemente mit Hilfe der Arbeitsräume der noch nicht belasteten Luftfederelemente der nächsten Achse bedämpft werden.In such an application on different axles, for example, the axle initially stressed when rolling over a bump or the air spring elements provided there for the suspension can be damped with the help of the working spaces of the not yet loaded air spring elements of the next axle.

Im Zusammenwirken mit einer weiteren vorteilhaften Ausbildung, bei der die miteinander verbundenen Arbeits- oder Federräumen der Luftfederelemente wechselseitig als Ausgleichsräume vorgesehen sind, kann mit entsprechenden Drosselschaltungen und Sensorik zur Ermittlung der Belastung der jeweiligen Luftfederungen ein jeweils durch die nicht belastete Achse unterstütztes Federungs- und Dämpfungsverhalten eingestellt und optimiert werden.In cooperation with a further advantageous embodiment, in which the interconnected working or spring chambers of the air spring elements are alternately provided as compensation chambers, a suspension and damping behavior supported by the axle that is not loaded can be achieved with appropriate throttle circuits and sensors to determine the load on the respective air suspensions adjusted and optimized.

Natürlich können auch Arbeits- oder Federräumen der Luftfederelemente einer Achse oder einer Fahrzeugseite wechselseitig als miteinander verbundene Ausgleichsräume vorgesehen sein, etwa um Wankbewegungen eines Fahrzeugs zu dämpfen.Of course, working spaces or spring spaces of the air spring elements of an axle or a side of the vehicle can be provided alternately as compensating spaces connected to one another, for example in order to dampen rolling movements of a vehicle.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Luftleitung gleichzeitig als Befüll- und Entlüftungsleitung für die Luftfederelemente ausgebildet ist. Im Stand der Technik sind bei Luftfederungen von LKWs oft die einzelnen Luftfederelemente über eine gemeinsame Leitung zur Befüllung und Entlüftung mit einem Speicher oder Kompressor verbunden. Werden diese Luftleitungen erfindungsgemäß so ausgebildet, dass sie dämpfbar sind, vorzugsweise mithilfe von schalt- oder steuerbaren Drosseln, so kann die erfindungsgemäße Ausbildung der Luftfederung auf einfachste Weise in bereits bestehende Systeme integriert werden.Another advantageous embodiment consists in the fact that the air line is designed at the same time as a filling and venting line for the air spring elements. In the prior art, the individual air spring elements in the air suspension of trucks are often connected to a storage tank or compressor via a common line for filling and venting. If these air lines are designed according to the invention in such a way that they can be damped, preferably with the aid of switchable or controllable throttles, the design of the air suspension according to the invention can be integrated in the simplest way into existing systems.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Die einzige 1 zeigt prinzipiell eine Luftfederung 1 mit mehreren Luftfederelementen 2 und 3 zwischen einer hier nicht näher dargestellten gefederten und ungefederten Masse, nämlich ausgebildet als Fahrzeugluftfederung zwischen Karosserie (gefederte Masse) und Rädern oder Fahrwerk (ungefederte Masse). Die Luftfederung ist für einen Lastkraftwagen bestimmt. Die Luftfederelemente 2 und 3 sind verschiedenen, hier ebenfalls nicht näher dargestellten Achsen des LKW zugeordnet, nämlich den verschiedenen Achsen eines doppelachsigen LKW-Zugwagens. Das Luftfederelement 2 gehört zur vorlaufenden Hinterachse und das Luftfederelement 3 zur nachlaufenden Hinterachse des Zugwagens.The invention is to be explained in more detail using an exemplary embodiment. The only 1 shows in principle an air suspension 1 with several air suspension elements 2 and 3 between a sprung and unsprung mass not shown here, namely designed as a vehicle air suspension between the body (sprung mass) and wheels or chassis (unsprung mass). The air suspension is intended for a truck. The air suspension elements 2 and 3 are assigned to different axles of the truck, also not shown here, namely the different axles of a double-axle truck tractor. The air suspension element 2 belongs to the leading rear axle and the air suspension element 3 to the trailing rear axle of the towing vehicle.

Jedes der Luftfederelemente ist mit einem Arbeits- oder Federraum 4, 5 versehen, welcher durch einen als Luftfederdeckel 6, 7 ausgebildetes oberes Anschlussteil zur Karosserie, ein unteres mit dem Fahrwerk verbundenes Anschlussteil 8, 9 mit einem Luftfederkolben 10, 11 und einem zwischen Luftfederdeckel und Luftfederkolben angeordneten Luftfederbalg 12, 13 aus elastomerem Material gebildet ist. Der Luftfederbalg ist dabei als Rollbalg ausgebildet und rollt beim Ein- und Ausfedern auf der Außenseite des Luftfederkolbens ab.Each of the air spring elements has a working or spring space 4th , 5 provided, which by an air spring cover 6th , 7th formed upper connection part to the body, a lower connection part connected to the chassis 8th , 9 with an air spring piston 10 , 11 and an air spring bellows arranged between the air spring cover and the air spring piston 12th , 13th is formed from elastomeric material. The air spring bellows is designed as a rolling bellows and rolls on the outside of the air spring piston during compression and rebound.

Der jeweilige Arbeits- oder Federraum 4, 5 der beiden Luftfederelemente ist über eine Luftleitung 14 mit dem jeweils anderen Arbeits- oder Federraum so verbunden ist, das wechselseitig ein Arbeits- oder Federraum als Ausgleichsraum für den jeweils anderen Arbeits- oder Federraum zur Verfügung steht.The respective work or spring space 4th , 5 of the two air suspension elements is via an air line 14th is connected to the other work or spring space in such a way that a work or spring space is alternately available as a compensation space for the other work or spring space.

Die Luftleitung 14 zwischen den verbundenen Arbeits- oder Federräumen weist eine Drossel 15 auf, hier eine steuerbare Drossel in Form einer nur symbolisch dargestellten verstellbaren Blende, durch die der beim Ein- und Ausfedern des jeweiligen Luftfederelements zwischen den Volumina der Arbeits- oder Federräume entstehender Luftstrom drosselbar und zur wechselseitigen Dämpfung der Federbewegung des jeweils anderen Luftfederelements nutzbar ist.The air duct 14th there is a throttle between the connected working or spring chambers 15th on, here a controllable throttle in the form of an adjustable diaphragm, shown only symbolically, through which the air flow that occurs between the volumes of the working or spring spaces when the respective air spring element is compressed and rebounded can be throttled and used to alternately dampen the spring movement of the other air spring element.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
LuftfederungAir suspension
22
LuftfederelementAir suspension element
33
LuftfederelementAir suspension element
44th
Arbeits- oder FederraumWork or spring space
55
Arbeits- oder FederraumWork or spring space
66th
Luftfederdeckel, oberes AnschlussteilAir spring cover, upper connection part
77th
Luftfederdeckel, oberes AnschlussteilAir spring cover, upper connection part
88th
mit dem Fahrwerk verbundenes Anschlussteilconnector connected to the chassis
99
mit dem Fahrwerk verbundenes Anschlussteilconnector connected to the chassis
1010
LuftfederkolbenAir spring piston
1111
LuftfederkolbenAir spring piston
1212th
LuftfederbalgAir bag
1313th
LuftfederbalgAir bag
1414th
Luftleitung /VerbindungsleitungAir line / connecting line
1515th
Drosselthrottle

Claims (7)

Fahrzeugluftfederung (1) mit mehreren Luftfederelementen (2, 3) an einer oder mehreren Achsen eines Fahrzeugs, wobei jedes der Luftfederelementen (2, 3) mit einem Arbeits- oder Federraum (4, 5) versehen ist, welcher durch mindestens einen als Luftfederdeckel (6, 7) ausgebildetes oberes Anschlussteil zur Karosserie, ein unteres mit dem Fahrwerk verbundenes Anschlussteil (8, 9) und einem zwischen Luftfederdeckel (6, 7) und unterem Anschlussteil angeordneten Luftfederbalg (12, 13) aus elastomerem Material gebildet ist, wobei der Arbeits- oder Federraum (4, 5) mindestens eines Luftfederelements (2, 3) über eine Luftleitung (14) mit dem Arbeits- oder Federraum (4, 5) mindestens eines weiteren Luftfederelements (2, 3) so verbunden ist, dass mindestens einer der Arbeits- oder Federräume (4, 5) als Ausgleichsraum für den oder die jeweils anderen Arbeits- oder Federräume (4, 5) dient und der bei einer Relativbewegung zwischen den Luftmassen der Volumina der über eine Luftleitung (14) verbundenen Arbeits- oder Federräume (4, 5) entstehende Luftstrom zur Dämpfung der Federbewegung mindestens eines Luftfederelements drosselbar ist, wobei die Luftleitung (14) zwischen den verbundenen Arbeits- oder Federräumen (4, 5) eine Drossel (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verbundenen Arbeits- oder Federräume (4, 5) zusätzlich über eine weitere Luftleitung mit dem Innenraum eines geschlossenen, luftdicht ausgebildeten Kolbens mindestens eines Luftfederelements verbunden sind und die weitere Luftleitung ebenfalls eine Drossel aufweist, durch die auch der zwischen den Volumina des Arbeits- oder Federraums und des Kolbeninnenraums entstehende Luftstrom drosselbar ist..Vehicle air suspension (1) with several air spring elements (2, 3) on one or more axles of a vehicle, each of the air spring elements (2, 3) being provided with a working or spring chamber (4, 5) which is provided with at least one air spring cover ( 6, 7) formed upper connection part to the body, a lower connection part (8, 9) connected to the chassis and an air spring bellows (12, 13) arranged between the air spring cover (6, 7) and the lower connection part are made of elastomeric material - Or spring chamber (4, 5) of at least one air spring element (2, 3) via an air line (14) with the working or spring chamber (4, 5) of at least one further air spring element (2, 3) is connected in such a way that at least one of the Working or spring chambers (4, 5) serve as a compensation chamber for the other working or spring chambers (4, 5) and the one connected via an air line (14) during a relative movement between the air masses of the volumes n working or spring chambers (4, 5) can be throttled to dampen the spring movement of at least one air spring element, the air line (14) having a throttle (15) between the connected working or spring chambers (4, 5), characterized in that that the interconnected working or spring chambers (4, 5) are additionally connected via a further air line to the interior of a closed, airtight piston of at least one air spring element and the further air line as well has a throttle, by means of which the air flow arising between the volumes of the working or spring chamber and the piston interior can also be throttled. Luftfederung nach Anspruch 1, bei der das untere Anschlussteil einen Luftfederkolben (10, 11) aufweist und der Luftfederbalg als Rollbalg (12, 13) ausgebildet ist, der auf der Außenseite des Luftfederkolbens (10, 11) abrollt.Air suspension after Claim 1 , in which the lower connection part has an air spring piston (10, 11) and the air spring bellows is designed as a rolling bellows (12, 13) which rolls on the outside of the air spring piston (10, 11). Luftfederung nach Anspruch 2, ausgebildet als Federung des Fahrwerks eines Schienenfahrzeugs, bei der das untere Anschlussteil als Luftfederfelge ausgebildet ist.Air suspension after Claim 2 , designed as suspension of the chassis of a rail vehicle, in which the lower connection part is designed as an air spring rim. Luftfederung nach Anspruch 3, bei der der Luftfederbalg als Halbbalg oder Mehrfaltenbalg ausgebildet ist.Air suspension after Claim 3 , in which the air suspension bellows is designed as a half-bellows or multi-bellows. Luftfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Arbeits- oder Federräume (4,5) eines oder mehrerer Luftfederelemente (2, 3) an einer Achse eines Fahrzeugs mit den Arbeits- oder Federräumen (4, 5) eines oder mehrerer Luftfederelemente (2, 3) an einer anderen Achse des Fahrzeugs als Ausgleichsräume verbunden sind.Air suspension according to one of the Claims 1 to 4th , in which the working or spring chambers (4,5) of one or more air spring elements (2, 3) on one axle of a vehicle with the working or spring chambers (4, 5) of one or more air spring elements (2, 3) on another Axis of the vehicle are connected as compensation spaces. Luftfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die miteinander verbundenen Arbeits- oder Federräumen (4, 5) der Luftfederelemente (2, 3) wechselseitig als Ausgleichsräume vorgesehen sind.Air suspension according to one of the Claims 1 to 5 , in which the interconnected working or spring chambers (4, 5) of the air spring elements (2, 3) are provided alternately as compensation chambers. Luftfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Luftleitung (14) gleichzeitig als Befüll- und Entlüftungsleitung für die Luftfederelemente (2, 3) ausgebildet ist.Air suspension according to one of the Claims 1 to 6th , in which the air line (14) is designed at the same time as a filling and venting line for the air spring elements (2, 3).
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